Forskere ser nærmere på nanobobler med ultrahøj stabilitet

Bobleteknologi er dukket op som et kraftfuldt værktøj til at håndtere miljøforurening, forbedre vandbehandlingsprocesser og øge industri- og landbrugsproduktionen. Sådanne nye anvendelser af denne teknologi er dukket op på grund af de unikke egenskaber ved nanobobler (NB'er) - gasbobler mindre end 1.000 nanometer (nm) i diameter.

Især NB'er i vand, især dem med diameter mindre end 200 nm, udviser lav opdrift, høj masseoverførselseffektivitet, høj reaktivitet og exceptionel stabilitet. Den underliggende mekanisme bag deres stabilitet er dog forblevet uhåndgribelig, hvor de fleste undersøgelser kun fokuserer på de tidsmæssige ændringer i størrelsen og overfladeladningen af ​​NB'er og overser ændringerne i deres koncentration under forskellige forhold.

For at løse dette problem har et team af forskere ledet af lektor Myoung-Hwan Park fra Sahmyook University i Sydkorea for nylig undersøgt antallet og stabiliteten af ​​højkoncentrerede NB'er i vand under forskellige forhold. Deres undersøgelse blev offentliggjort i Applied Water Science .

Dr. Park fremhæver vigtigheden af ​​NB'er, og bemærker:"Den mest lovende konsekvens af at bruge NB'er er, at de kan forbedre den originale ydeevne af forskellige komponenter uden yderligere kemikalier."

Forskerne producerede først luft-NB'er i vand ved hjælp af en specialfremstillet NB-generator med over to milliarder NB'er pr. ml vand, hver cirka 100 nm i størrelse. De analyserede stabiliteten af ​​NB'erne ved hjælp af nanopartikelsporingsanalyse, som involverer at lade en laser skinne på partikler i nanoskala suspenderet i en væske og spore deres bevægelser under et mikroskop.

Denne teknik gjorde det muligt for forskerne at undersøge, hvordan antallet og størrelsen af ​​NB'er ændrer sig under forskellige forhold, herunder opbevaring ved forskellige temperaturer og udsættelse for fysiske påvirkninger som centrifugering, rystning og omrøring.

De fandt, at NB'erne bibeholdt 80-90% af deres oprindelige koncentration under alle de testede betingelser. Specifikt når den opbevares ved 5 ^o C, 25 ^o C, 60 ^o C og 80 ^o C i 120 dage bibeholdt NB'erne henholdsvis 85,7 %, 81,0 %, 103 % og 84,8 % af deres oprindelige koncentration.

Når de blev udsat for centrifugering i 90 minutter, bibeholdt NB'erne desuden mere end 90% af deres oprindelige koncentration, og efter otte timers omrystning var den tilsvarende værdi 96%. Omrøring af NB-opløsningen i otte timer ændrede heller ikke deres koncentration mærkbart. Desuden udviste NB'erne ingen signifikant ændring i størrelse i nogen af ​​ovenstående tests.

Disse resultater indikerer, at sub-200-nm NB'er udviser bemærkelsesværdig stabilitet under forskellige forhold. "NB'er viser et betydeligt potentiale for virkelige anvendelser inden for masseproduktion og distribution af bobleteknologi på forskellige områder, såsom lægemidler, kosmetik, rengøring, miljø, fødevarer, landbrug og mere," siger Dr. Park. "Derudover arbejder forskerne på at reducere afhængigheden af ​​skadelige, men uundværlige kemikalier, og brugen af ​​harmløse gasser og NB'er kan yderligere understøtte deres indsats," konkluderer han.

Denne undersøgelse kan således åbne nye veje for bobleteknologier, der tilbyder lovende udsigter til et sikrere miljø og forbedret effektivitet inden for vandbehandling, industri, landbrug og videre.

Flere oplysninger: Chan-Hyun Cho et al., Vurdering af nanobobler under 200 nm med ultrahøj stabilitet i vand, Applied Water Science (2023). DOI:10.1007/s13201-023-01950-1

Leveret af Sahmyook University